[發明專利]一種全固態單縱模黃光激光器

有效

• 申請號: 201310625053.8
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103618205A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 李小麗;談宜東;張書練
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/108
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種全固態激光器，特別是關于一種全固態單縱模黃光激光器。

背景技術

近年來，受激拉曼散射效應作為一種有效的變頻手段，被廣泛應用于全固態激光器的設計中拓展激光器輸出光譜，其中備受關注的是內腔式自拉曼激光器。它的特點是利用一塊晶體同時充當激光增益介質和拉曼增益介質，極大地簡化了諧振腔結構，減少了腔內表面個數，有效降低腔內損耗，特別適用于小型化、低閾值、高效率的拉曼激光器。隨著晶體生長與摻雜技術的不斷提高，既具備激光活性又具備拉曼活性的自拉曼晶體不斷涌現，自拉曼激光器的研究取得了重要進展。據已有報道，研究人員在全固態連續式自拉曼激光器中獲得了4.3W黃光輸出，調Q式自拉曼激光器能夠輸出的黃光最大平均功率已經達到7.93W，轉換效率接近30%。

但是，現有自拉曼激光器面臨的一個重要問題是諧振腔內存在多縱模振蕩，導致激光器輸出功率不穩定，輸出光譜包含多條譜線。已有的利用標準具或者體光柵等選模元件對激光器的線寬加以控制的方法，存在選模元件制作難度高，泵浦功率或是腔長變化容易破壞單縱模運轉等問題。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種從根本上消除空間燒孔引起的多模振蕩，在自拉曼諧振腔中實現單縱模黃光穩定輸出的全固態單縱模黃光激光器。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種全固態單縱模黃光激光器，其特征在于：它包括一泵浦源、一光學耦合系統和一自拉曼諧振腔，所述自拉曼諧振腔包括一輸入鏡、一輸出鏡、一自拉曼晶體、一扭轉模腔結構、一分束鏡和一倍頻晶體，所述扭轉腔膜結構包括一布儒斯特窗口和一平行設置在所述自拉曼晶體兩側的λ/4波片組合；所述泵浦源出射的泵浦光經過所述光學耦合系統的準直聚焦，并通過所述輸入鏡注入到所述自拉曼晶體中，所述自拉曼晶體吸收泵浦光能量在所述自拉曼諧振腔中產生基頻光；基頻光在所述自拉曼諧振腔中往返傳播通過所述布儒斯特窗口起偏形成線偏振光，所述λ/4波片組合使在其內側的所述自拉曼晶體中傳播的光是圓偏振光，同時使在其外側傳播的光是線偏振光；當基頻光光場強度增加到拉曼閾值時，基頻光經過所述自拉曼晶體自身的受激拉曼散射轉換為Stokes光，Stokes光通過所述分束鏡注入到所述倍頻晶體中，所述倍頻晶體對Stokes光進行倍頻后產生單縱模黃光，單縱模黃光通過所述輸出鏡或分束鏡輸出到所述自拉曼諧振腔外。

所述分束鏡兩側鍍有基頻光和Stokes光增透膜，面向所述輸出鏡一側鍍有黃光高反射膜，所述分束鏡將透射的激光發送到所述倍頻晶體進行倍頻，所述輸入鏡、自拉曼晶體、扭轉模腔結構、分束鏡、倍頻晶體和輸出鏡構成直線型自拉曼諧振腔，所述單縱模黃光由所述輸出鏡輸出。

所述分束鏡朝向腔內一側鍍有基頻光和Stokes光高反射膜，同時還鍍有黃光增透膜，所述分束鏡將反射的激光發射到所述倍頻晶體進行倍頻，所述輸入鏡、自拉曼晶體、扭轉模腔結構、分束鏡、倍頻晶體和輸出鏡構成折疊型自拉曼諧振腔，所述單縱模黃光由所述分束鏡輸出。

所述自拉曼晶體采用各向同性晶體或沿特殊軸向生長或切割的各向異性晶體；所述自拉曼晶體的兩個通光面都鍍有對泵浦光、基頻光和Stokes光的增透膜。

所述自拉曼晶體采用沿C軸切割的釩酸鹽晶體或鍵合晶體中的一種，所述沿C軸切割的釩酸鹽晶體包括摻釹釩酸釔、摻釹釩酸釓和摻釹釩酸镥；所述沿C軸切割的鍵合晶體包括YVO₄/Nd:YVO₄、GdVO₄/Nd:GdVO₄和LuVO₄/Nd:LuVO₄。

所述倍頻晶體采用三硼酸鋰、β相偏硼酸鋇、硼酸鉍和磷酸鈦氧鉀中的一種，所述倍頻晶體兩端鍍有基頻光、Stokes光以及500nm～600nm波段的增透膜。

所述光學耦合系統包括一耦合光纖、一準直透鏡和一聚焦透鏡，所述泵浦源將輸出的泵浦光經耦合光纖耦合后發送到所述準直透鏡準直成平行光，平行光發射到所述聚焦透鏡聚焦進入所述自拉曼諧振腔。

所述兩個λ/4波片和布儒斯特窗口的中心波長與基頻光波長相對應，所述λ/4波片采用零級波片和多級波片中的一種。

所述輸入鏡上鍍有泵浦光增透膜和基頻光、Stokes波段的高反射膜。

當采用直線型自拉曼諧振腔時，所述輸出鏡鍍有基頻光和Stokes波段高反射膜以及500nm～600nm波段增透膜；當采用折疊型自拉曼諧振腔時，所述輸出鏡鍍有基頻光、Stokes光和500nm～600nm波段的高反射膜。